DE2819158A1 - Verbundstromerzeugungssystem - Google Patents
VerbundstromerzeugungssystemInfo
- Publication number
- DE2819158A1 DE2819158A1 DE19782819158 DE2819158A DE2819158A1 DE 2819158 A1 DE2819158 A1 DE 2819158A1 DE 19782819158 DE19782819158 DE 19782819158 DE 2819158 A DE2819158 A DE 2819158A DE 2819158 A1 DE2819158 A1 DE 2819158A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- serving
- turbine
- gas
- generation system
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/064—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Dr. Gerhard Schupfner -· 211o Buchholz
Patentanwalt . ^ in der Nordheide,
Kirchenstraße 8,
den 28. April 1978 FL.
T 78 oo4 DE (D 74,629)
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION
East 42nd Street
New York, N.Y. Iool7
(V. St. A)
VERBUNDSTROMERZEUGUNGSSYSTEM
809846/0749
Die Erfindung betrifft ein Verbundstromerzeugungssystem, das aus einer zum Antrieb eines ersten elektrischen Stromgenerators
dienenden, für konstante Drehzahl ausgelegten Gasturbine, einer zum Erzeugen von Hochtemperatur-Antriebsgas
für die Gasturbine dienenden Brennkammer, einem durch die Gasturbine angetriebenen, zum Verdichten der der Brennkammer
zugeführten Luft dienenden Verdichter, zum Zuführen von Brennstoff und Druckluft zu der Brennkammer dienenden
Vorrichtungen, einer zum Antrieb eines zweiten elektrischen Stromgenerators dienenden Dampfturbine, einem zum Erzeugen
von Dampf für den Antrieb der Dampfturbine dienenden Kessel und den Auslaß der Gasturbine mit dem Kessel verbindenden,
zum Wärmetransport dienenden Mitteln besteht.
Bekannte Stromerzeugungssysteme der vorstehend angegebenen Art umfassen wenigstens zwei elektrische Stromgeneratoren,
von denen der eine durch eine Gasturbine, und der andere durch eine Dampfturbine angetrieben wird. Diese Systeme
sind mit dem Nachteil behaftet, daß ihr Wirkungsgrad stark abfällt, wenn sie nicht unter Vollast, sondern nur unter
Teillast, wie z.B. mit Viertellast betrieben werden. Wenn
die Leistungsverringerung einfach in der Weise erfolgt, daß die Leistung der Gasturbine und die der Dampfturbine des
Systems auf z.B. ein Viertel Last herabgesetzt wird,.führt das aufgrund der niedrigen Austrittstemperaturen der Gasturbine
bei geringer Verringerung der Masse an Auslaßgasen „ zu einer groben Fehlanpassung zwischen der Gasturbine und
dem Antriebsbedarf der Dampfturbine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbundstromerzeugungssystem
vom eingangs genannten Typ dahingehend zu verbessern, daß es auch bei wesentlich verringerter
Last ohne Verringerung des Wirkungsgrads arbeitet« Diese Verbesserung soll weiterhin auch auf ein derartiges
809846/0749
System in Verbindung mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas anwendbar sein, welche Brennstoff für die
Brennkammer des Verbundsystems erzeugt.
Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verbundstromerzeugungssystem
vom eingangs genannten Typ ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine am Einlaß des
Verdichters angeordnete/ entsprechend einem hohen Wirkungsgrad der elektrischen Stromgeneratoren bei Teillast steuerbare
Drosselvorrichtung.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann
das Verbundstromerzeugungssystem mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas aus einem kohlenwasserstoffhaltigen
Beschickungsstrom integriert sein, welche zum Abscheiden von freiem Kohlenstoff aus dem Synthesegas und zum Reinigen
von kohlenstoffreiem Synthesegas dienende Mittel aufweist. Die mit konstanter Drehzahl umlaufende Gasturbine treibt
dabei den ersten elektrischen Stromgenerator an. Das gereinigte Synthesegas wird in der Brennkammer verbrannt, wobei
das Hochtemperatur-Antriebsgas für den Gasturbinenantrieb entsteht. Der vermittels der Gasturbine angetriebene
Verdichter beschickt sowohl den Synthesegasgenerator als auch die Brennkammer mit Druckluft. Der Verdichter
saugt Luft an, und der Brennkammer wird verdichtete Luft zusammen mit gereinigtem Synthesegas zugeführt. Die Dampfturbine
treibt den zweiten elektrischen Stromgenerator ebenfalls mit konstanter Drehzahl an und wird durch zwei
Kessel mit Dampf beschickt. Der eine Kessel ist mit dem Auslaß des Synthesegasgenerators verbunden, während der
andere Kessel mit dem Auslaß der Gasturbine verbunden ist. Zur Steuerung.des Verbundstromerzeugungssystems ist der
Verdichtereinlaß mit der Drosselvorrichtung versehen, welche'
809846/0749
gestattet, auch bei Teillastbetrieb der elektrischen Stromgeneratoren
einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad aufrecht zu erhalten.
Die Erfindung, sowie weitere Vorteile derselben sind im nachfolgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verbundstromerzeugungssystems,
Fig. 2 eine zur Erläuterung dienende schematische Darstellung der Bestandteile einer
aus Gasturbine, Verdichter und Brennkammer bestehenden Einheit,
Fig. 3 eine zur Erläuterung des Prinzips der
Erfindung dienende grafische Darstellung und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Verbundstromerzeugungssystems nach der Erfindung in
Verbindung mit einer Anlage zur Synthesegaserzeugung.
In Fig. 1 ist ein sogenanntes Verbundstromerzeugungssystem dargestellt, auf welches die Erfindung anwendbar ist. In
diesem System treibt eine Konstantdrehzahl-Gasturbine 11
einen ersten elektrischen Stromgenerator 12 an. Die Gasturbine 11 ist außerdem mechanisch unmittelbar mit einem
Verdichter 15 gekoppelt. Die Erfordernis einer konstanten
Drehzahl ergibt sich daraus, daß der elektrische Stromgenerator 12 zur Speisung elektrischer Stromabnehmer oder zur
Einspeisung in ein Stromnetz verwendet wird. Daher muß die ♦
Drehzahl konstant gehalten werden, um auch die Frequenz
809846/0749
genau einzuhalten.
Der Verdichter 15 weist einen durch den Pfeil in Fig. 1
schematisch dargestellten Einlaß 16 auf, der mit einer Drossel- oder Ventilvorrichtung 17 zur gesteuerten Veränderung
der Ansaugluftmenge zum Verdichter 15 versehen ist.
Bei Betätigung der Drosselvorrichtung 17 wird ein Druckabfall hervorgerufen, indem der Luftdruck (der weiter unten
definierte Druck Pt2^ am Eintritt in den Läufer des Verdichters
verringert wird. Die Drosselvorrichtung 17 kann aus einstellbaren Lamellen, Jalousien, Flügeln oder anderen
Luftdurchsatz-Ventilvorrichtungen bestehen, die in der vollen öffnungsstellung einen vernachlässigbar kleinen Widerstand
aufweisen. Eine derartige Drosselvorrichtung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.
Einer Brennkammer 20 wird Druckluft wie durch den Pfeil 21 angedeutet vom Verdichter 15, sowie Brennstoff wie durch den
Pfeil 22 angedeutet zugeführt. Der Brennstoff gelangt zusammen mit der Druckluft in die Brennkammer und wird in
dieser verbrannt, wobei heiße Verbrennungsgase entstehen, die dann wie durch den Pfeil 23 angedeutet dem Einlaß der
Gasturbine 11 zugeführt werden. Außerdem ist ein Druckluft-Bypass 24 vorgesehen. Die über den Bypass 24 zugeführte
Luft dient zum Kühlen von Lagern und/oder (nicht dargestell-
t ten) Schaufeln der Gasturbine 11.
Die aus der Gasturbine 11 austretenden Gase werden wie
durch Pfeil 27 angedeutet einem Überhitzer 26 zugeführt, und gelangen von diesem wie durch Pfeil 31 angedeutet zu einem
Abhitzkessel 30. Vom Abhitzkessel 30 gelangen die Gase wie durch Pfeil 32 angedeutet zu einem Speisewassererhitzer
33 und dann von der Auslaßseite desselben zum Schornstein oder Abzug 34.
809846/0749
Der andere Teil des Verbundsystems besteht aus einer Dampfturbine 37, die einen zweiten elektrischen Stromgenerator
38 antreibt, welcher zusammen mit dem ersten elektrischen Stromgenerator 12 die insgesamt benötigte elektrische
Leistung erbringt.
Der zum Antrieb der Dampfturbine 37 benötigte Dampf wird im Abhitzkessel 30 erzeugt, dem Speisewasser wie durch Pfeil
41 angedeutet vom Speisewassererhitzer 33 zugeführt wird. Der vom Abhitzkessel 30 austretende Dampf gelangt entsprechend
dem Pfeil 42 zum Überhitzer 26, so daß der Dampfturbine 37 entsprechend dem Pfeil 43 überhitzter Dampf zugeführt
wird.
Der aus der Dampfturbine 37 austretende Dampf wird über einen Weg 47 einem Verflüssiger oder Kondensator 46 zugeführt.
Das im Verflüssiger 46 entstehende flüssige Kondensat wird vermittels einer Pumpe 45 wie durch den Pfeil
48 angedeutet dem Speisewassererhitzer 33 zugeführt und gelangt somit wieder in den Dampfkreislauf der Dampfturbine
37. Selbstverständlich kann dabei nach Bedarf Frischwasser zugesetzt werden, auch wenn das hier nicht dargestellt ist.
Das beschriebene Verbundstromerzeugungssystem kann aus unterschiedlichen,
handelsüblichen Maschinen zusammengesetzt sein. Für das -System eignen sich unterschiedliche Typen handeis- .
üblicher Gasturbinen wie z.B. solche, die von größeren amerikanischen Herstellern wie z.B. Turbodyne, General
Electric, Westinghouse und Turbo Power and Marine Systems hergestellt werden. Eine bevorzugte handelsübliche Gasturbine
für den hier betrachteten Zweck ist das Modell 11D-4 der Firma Turbodyne. Diese Maschine besteht aus drei
zu einer einzigen Einheit integrierten Hauptbestandteilen, * nämlich dem Verdichter 15, der Brennkammer 20 und der eigent-
809846/0749
lichen Turbine 11. Selbstverständlich sind Verdichter 15/
Turbine 11 und elektrischer Stromgenerator 12 wie durch
die gestrichelten Linien 18 und 19 angedeutet mechanisch miteinander gekoppelt.
Nach Wunsch kann ein Teil des im Dampfturbinenkreislaufs
erzeugten Dampfs abgeführt und an anderer Stelle für andere
Zwecke verwendet werden, was im Blockschaltbild von Fig. 1 durch den Block 50 angedeutet ist.
Bei einem Verbundstromerzeugungssystem der vorstehend beschriebenen
Art/ das jedoch nicht mit einer Luftdrosselvorrichtung 17 versehen ist, ergibt sich bei elektrischem
Teillastbetrieb wie z.B. bei Viertelvollast ein Problem hinsichtlich des Wirkungsgrades, das nicht dadurch gelöst
werden kann, daß lediglich die Ausgangsleistung von Gasturbine und Dampfturbine verringert wird. Bei Verringerung
der Ausgangsleistung beider Turbinen ergibt sich eine grobe Fehlanpassung zwischen dem Kreislauf der Gasturbine und
dem der Dampfturbine, was auf die niedrige Austrittstemperatur der Gasturbine und die geringe Verringerung des Massendurchsatzes
an Auslaßgasen zurückzuführen ist. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Schwierigkeit auch ohne Einsatz
von Hilfsbrennern in den Auslaßkanälen der Gasturbine überkommen
werden kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Ansaugluft für den Verdichter gedrosselt. Durch diese *
Drosselung wird der gewünschte Temperaturanstieg der Turbinenaustrittsgase aufgrund Staudruck mit entsprechender
Verringerung des Auslaßgasmassendurchsatzes erhalten.
Anhand der Figuren 2 und 3 werden die zu diesem überraschenden Ergebnis führenden technischen Vorgänge erläutert. In
Fig. 2 ist eine stationäre Gasturbine 55 dargestellt. Diese
809846/0749
weist einen Einlaß, einen Verdichter, eine Brennkammer,
die eigentliche Turbine und einen Auslaß auf. Zu Erklärungszwecken sind in dieser schematisch dargestellten Gasturbine
55 die Grenzbereiche zwischen den genannten Turbinenbestandteilen durch gestrichelte Linien angedeutet und
mit Ziffern bezeichnet. Das Druckverhältnis zwischen den verschiedenen Bestandteilen dieser Gasturbine 55 läßt sich
dann wie folgt ausdrücken:
pri | Pt2 ' |
Prc | = Pt3 ' |
PrBk | - Pt4 ' |
Prt | - Pt4 ' |
Prx | - Pt5 ' |
' Po | |
' Pt2 | |
' Pt3 | |
' Pt5 | |
' Po |
Die in den vorstehenden Gleichungen verwendeten Symbole haben die folgende Bedeutung:
Pr^ ist das Druckverhältnis am Einlaß,
P.j ist der Gesamtdruck in Querschnitt 2 von
Fig. 2,
P.2 ist der Gesamtdruck in Querschnitt 3 von
P.2 ist der Gesamtdruck in Querschnitt 3 von
Fig. 2 (Einlaßseite der Brennkammer), Pr ist das Druckverhältnis am Verdichter,
Prß, ist das Druckverhältnis an der Brennkammer,
P . ist der Gesamtdruck in Querschnitt 4, Pr ist das Druckverhältnis an der Turbine,
P.c ist der Gesamtdruck in Querschnitt 5, PQ ist der Umgebungsdruck und
Pr ist das Druckverhältnis am Auslaß, welches
natürlich das Verhältnis aus dem Gesamtdruck
in Querschnitt 5 zum·Umgebungsdruck an der
Auslaßöffnung ist.
Das Druckverhältnis an der Turbine (Verhältnis der Drücke vor und hinter der Turbine) läßt sich ausgehend von den
809846/0749
vorstehend definierten Druckverhältnissen durch die folgenden Gleichungen angeben:
Prt - Pt4
(Po/Pt5) (D
Diese Gleichung läßt sich auch ausdrücken wie folgt:
Prt = Pr1 Prc Prßk /Prx (2)
Der Lexstungsüberschuß der Gasturbine ist die Differenz zwischen der Turbinenausgangsleistung und der Leistungsaufnahme
des Verdichters und läßt sich wie folgt ausdrücken:
HP = HP - HP^ (3)
In Gleichung (3) bedeutet HP die Ausgangsleistung, HP. die Turbinenleistung und HP die Verdichterleistung.
Turbinen- und Verdichterleistung lassen sich als Funktion der in den nachfolgenden Gleichungen angegebenen Veränderlichen
ausdrücken wie folgt:
HPt = f [(Prt) k , Wa, Tt4 J (4)
HPc = f [ (Prc) k , Wa, Tt2J (5)
In diesen Gleichungen (4) und (5) steht der Buchstabe f für eine Funktion, der Buchstabe k für eine Konstante, der Ausdruck
Wa für die Luftmasse, und die Ausdrücke T . und T.,
geben die Temperatur im Querschnitt 4 bzw. 2 an.
Die grafische Darstellung von Fig.. 3 zeigt ein typisches Verdichter-Kennlinienfeld (Compressor Map). In der Ordinate
ist das Druckverhältnis am Verdichter, und in der Abszisse ist das angegebene dimensionslose Verhältnis aufgetragen.
Dieses dimensionslose Verhältnis beruht auf den vorstehend angegebenen Parametern, wobei die Symbole θ und 0 wie
folgt definiert sind:
809846/0749
θ δ Τ± / 519,4 0R (T1 in 0R) (6)
(fs P± / 14,69 PSIA (P1 in PSIA)
(1 PSIA = 0,0703 bar) (7)
Theta (θ) stellt somit die Temperatur am Einlaß, bezogen auf Standardtemperaturgrade entsprechend der Rankineskala
dar, und Delta (<f ) stellt den Druck am Einlaß, bezogen auf
Standardabsolutdruck in Pfund pro Quadratzoll bzw. in bar dar.
Der in der Abszisse der grafischen Darstellung von Fig. 3 aufgetragene Parameter wird als bezogener Luftdurchsatz bezeichnet.
Der durch die etwa senkrecht verlaufende Kurvenschar dargestellte Parameter Ν//θΓ wird als bezogene Drehzahl
bezeichnet. Der Parameter T /θ_ , welcher durch die gestrichelte, etwa waagerecht verlaufende Kurvenschar dargestellt
ist, wird als die bezogene Turbineneinlaßtemperatur bezeichnet. Es wird bemerkt, daß sich sämtliche, hier
genannten Parameter auf den Querschnitt 2 in der schematischen Darstellung von Fig. 2 beziehen. Außerdem ist anzumerken,
daß die Parameter T. 4/©2 und N /V®2 ^n den durcn
die Pfeile in der grafischen Darstellung von Fig. 3 angegebenen Richtungen zunehmen. Eine gestrichelte und mit 58
bezeichnete Linie im Kennlinienfeld zeigt die Verlagerung des Arbeitspunkts in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur
bei konstanter Drehzahl N und konstanter Einlaßtemperatur an der Turbine T. .. Diese Verlagerung ergibt sich auf-^
grund der Veränderung von T., und damit auch Θ2· Sie
zeigt eine Leistungszunahme für abfallende Außentemperatur, da sowohl der Massendurchsatz als auch das Druckverhältnis
zunehmen.
Die Ausgangsleistung läßt sich bei konstanter Drehzahl N dadurch herabsetzen, daß die Turbineneinlaßtemperatur T4
durch Verringerung des Brennstoffdurchsatzes verringert wird.
809846/0749
Es ist jedoch gewünscht, die Auslaßtemperatur zu steigern
und den Massendurchsatz zu verringern, so daß qualitativ hochwertiger Dampf in einer verringerten Masse, d.h. in
einem niedrigeren Durchsatz, entsteht, wobei die Gesamtausgangsleistung der Anlage unter Beibehaltung des höchstmöglichen
Wirkungsgrades verringert wird. Unter Bezugnahme auf das Verdichter-Kennlinienfeld von Fig. 3 muß bei Verringerung
von 0^2 aucn ^a proportional verringert werden,
da für eine vorgegebene Umgebungstemperatur T ~ und eine
vorgegebene Drehzahl N nur eine Geschwindigkeitskurve N/yeT vorhanden ist, auf der die Maschine arbeiten kann.
Wenn ο t2 un<^ ^a reduziert werden, nimmt die Ausgangsleistung
aufgrund der Abnahme des Turbinendruckverhältnisses Pr ab, da sich der Auslaßdruck P nicht verändert. Der ursprüngliche
Pegel der (proportional zu <ft2) verringerten Ausgangsleistung
kann nur dann aufrecht erhalten werden, wenn die Turbineneinlaßtemperatur T. . gesteigert wird. Eine
Steigerung von T . führt zu einer weiteren Steigerung von Τ.-, was erwünscht ist. Somit werden durch Drosselung des
Einlaßdrucks am Verdichter die beiden gewünschten Ergebnisse erzielt, d.h. sowohl eine höhere Auslaßtemperatur als
auch ein niedrigerer auslaßseitiger Massendurchsatz. Wie oben dargelegt, ist dies der einzige Weg, um diese Ergebnisse
unter Beibehaltung einer vorgegebenen Drehzahl zu erzielen.
Entsprechend der in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsform ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verbundstromerzeugungssystem
entsprechend Fig. 1 mit einer Anlage zur Synthese- oder geizgaserzeugung integriert. Bestandteile
in Fig. 4, welche solchen von Fig. 1 entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen, versehen mit
einem Beistrich, bezeichnet.
809846/0749
Die Anlage zur Erzeugung von Synthese- oder Heizgas umfaßt einen Synthesegasgenerator 61, dem wie durch den Pfeil 62
angedeutet ein kohlenwasserstoffhaltiger Beschickungsstrom
wie z.B. öl zugeführt wird. Außerdem wird dem Synthesegasgenerator
61 vom Ausgang des Verdichters 15' über die
Leitungen 63, 64, 65, 73 und 74 Druckluft zugeführt. Diese Druckluft durchläuft dabei die im schematischen Schaubild
angegebenen Elemente, nämlich einen Wärmetauscher 68, einen Gaskühler 69 und einen Zusatzverdichter 70. Die Zuleitung
vom Zusatzverdichter 70 führt über die Leitung 73, wiederum über den Wärmetauscher 68 und über die Leitung 74 zum Einlaß
des Synthesegasgenerators 61.
Der Ausgang des Synthesegasgenerators 61 besteht aus Hochtemperaturantriebsgas
mit teilchenförmigen! Kohlenstoff und unerwünschten Gasbestandteilen. Dieses Austrittsgas wird
entsprechend dem Pfeil 77 einem weiteren Abhitzkessel 78 und dann entsprechend dem Pfeil 79 einem Wärmetauscher 80
zugeführt. Von da gelangt das Gas zu einem Kohlenstoffskrubber 82, weiter zu einem Gaskühler 83 und schließlich
zu einem Gasreiniger.84.
Vom Gasreiniger 84 wird sauberes Heizgas abgegeben, das
über den Weg 87, durch den Wärmetauscher 80 und durch die Leitung 22' zur Brennkammer 20' gelangt.
Wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, ist der zusätzliche Abhitzkessel 78 parallel mit dem Abhitzkessel 30' geschaltet,
so daß der vom Abhitzkessel 78 über den Weg 88 abgegebene Dampf mit dem über den Weg 42' zugeführten Dampf
zusammentrifft. Der Gesamtdampfstrom wird dann in den Überhitzer 26' eingeleitet.
Die Speisewasserzufuhr zum Abhitzkessel 78 erfolgt parallel
809846/0749
zur Speisewasserzufuhr zum Abhitzkessel 30', wie durch die
mit 89 bezeichnete Leitung dargestellt ist. Der Ausgang des Speisewassererhitzers 33' wird aufgeteilt zwischen dem
Abhitzkessel 30' und dem Abhitzkessel 78. Das diesen beiden Abhitzkesseln zugeführte Speisewasser erscheint als Dampf
am Ausgang der Abhitzkessel.
Es ist ersichtlich, daß ein Verbundstromerzeugungssystern in .
Integration mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas den Betrieb bei Teillast ohne erhebliche Wirkungsgradeinbuße
ermöglicht.
In Fig. 2 ist schematisch eine für die beiden Systeme nach den Figuren·1 und 4 geeignete Drosselvorrichtung 17 bzw. 17'
dargestellt. Diese Drosselvorrichtung kann von unterschiedlicher Ausführung sein. Da es sich jedoch bei dem Verdichtereinlaß
um einen Kanal von großen Abmessungen handelt, bieten sich Lamellen oder Jalousien 92 an, die in Fig. 2 durch gestrichelte
Linien angedeutet sind. Diese Lamellen sind natürlich in entsprechender Weise angelenkt, wie vermittels
der Scharniere 93 angedeutet ist. Die Lamellen 92 lassen sich aus einer voll geöffneten Stellung (in welcher sie den
Luftzutritt in keiner Weise behindern) bis in eine vorbestimmte maximale Drossel- oder Schließstellung verstellen,
welche in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. In dieser maximalen Drosselstellung kann ein Anschlag 96 z.B. in Formeines
zylindrischen Durchlasses von kleinem Durchmesser vorgesehen sein. Die Seitenwände des zylindrischen Anschlags
96 verhindern dann ein vollständiges Blockieren oder Versperren des Einlasses. Eine derartige Anordnung gestattet
die gesteuerte Veränderung des Druckabfalls am Einlaß mit einem Minimum an Turbulenz. Für den Fachmann ist ohne
weiteres ersichtlich, daß die Drosselvorrichtung auch in anderer als der in Fig. 2 schematisch dargestellten Weise ·
809846/0749
ausgebildet sein kann, um praktisch die gleichen Ergebnisse zu erzielen.
809846/0749
Claims (5)
- Patentansprüche :( 1.,Verbundstromerzeugungssystem, bestehend aus einer zum Antrieb eines ersten elektrischen Stromgenerators dienenden Konstantdrehzahl-Gasturbine, einer zum Erzeugen von Hochtemperaturantriebsgas für die Gasturbine dienenden Brennkammer, einem durch die Gasturbine angetriebenen, zum Verdichten der der Brennkammer zugeführten Luft dienenden Verdichter, zum Zuführen von Brennstoff und Druckluft zu der Brennkammer dienenden Vorrichtungen, einer zum Antrieb eines zweiten elektrischen Stromgenerators dienenden Dampfturbine, einem zum Erzeugen von Dampf für den Antrieb der Dampfturbine dienenden Kessel, und den Auslaß der Dampfturbine mit dem Kessel verbindenden, zum Wärmetransport dienenden Mitteln, gekennzeichnet durch eine am Einlaß des Verdichters (15, 15') angeordnete, entsprechend einem hohen Wirkungsgrad der elektrischen Stromgeneratoren (12, 38) bei Teillast steuerbare Drosselvorrichtung (17, 17*; 92, 93, 96) .
- 2. Verbundstromerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung (17, 171; 92, 93, 96) aus einer integral mit dem Verdichtereinlaß ausgebildeten Ventilvorrichtung besteht. t
- 3. Verbundstromerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung zur gesteuerten Veränderung des Druckabfalls im Einlaß mit einem Minimum an Turbulenz dienende Lamellen (92) umfaßt.
- 4. Verbundstromerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung einen809846/0749zur Verhinderung des Schließens des Einlasses dienenden Anschlag (96) umfaßt.
- 5. Verbundstromerzeugungssystem nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1-4, das mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Beschickungsstrom integriert ist, welche zum Abscheiden
von freiem Kohlenstoff aus dem Synthesegas und zum Reinigen von kohlenstoffreiem Synthesegas dienende Mittel
aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß
die Brennkammer (20*) für die Verbrennung von sauberem
Synthesegas ausgelegt ist, der Verdichter (151) für die Beschickung der Brennkammer und des Synthesegasgenerators (61) mit Druckluft ausgelegt ist, und zum Erzeugen von
Dampf für den Antrieb der Dampfturbine (371) zwei Abhitzkessel (30' und 78) vorgesehen sind, von denen der eine (78) mit dem Auslaß des Synthesegasgenerators (61), und der andere (30') mit dem Auslaß der Gasturbine (11·)
verbunden ist.809846/0749
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/795,694 US4133567A (en) | 1977-05-11 | 1977-05-11 | Combined cycle electric power generating system with improvement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2819158A1 true DE2819158A1 (de) | 1978-11-16 |
Family
ID=25166213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782819158 Ceased DE2819158A1 (de) | 1977-05-11 | 1978-05-02 | Verbundstromerzeugungssystem |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4133567A (de) |
JP (1) | JPS53139041A (de) |
AU (1) | AU516359B2 (de) |
BE (1) | BE866748A (de) |
BR (1) | BR7802142A (de) |
CA (1) | CA1091044A (de) |
DE (1) | DE2819158A1 (de) |
FR (1) | FR2390584A1 (de) |
GB (1) | GB1585596A (de) |
IT (1) | IT1094997B (de) |
NL (1) | NL7803509A (de) |
NZ (1) | NZ186840A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0515746A1 (de) * | 1991-05-22 | 1992-12-02 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Gasturbine und Betriebsverfahren dergleichen |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2945404C2 (de) * | 1979-11-09 | 1983-05-11 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gas-Dampfturbinenanlage und Gas-Dampfturbinenanlage zur Durchführung dieses Verfahrens |
SE457041B (sv) * | 1981-03-05 | 1988-11-21 | Abb Stal Ab | Infasningsanordning foer en kraftanlaeggning med foerbraenning av ett braensle i en fluidiserad baedd. |
SE453114B (sv) * | 1986-04-29 | 1988-01-11 | Asea Stal Ab | Sett for drift av ett turbinaggregat |
CH678987A5 (de) * | 1989-10-24 | 1991-11-29 | Asea Brown Boveri | |
GB2489753A (en) * | 2011-04-08 | 2012-10-10 | Cummins Generator Technologies | Power generation system |
US9784185B2 (en) * | 2012-04-26 | 2017-10-10 | General Electric Company | System and method for cooling a gas turbine with an exhaust gas provided by the gas turbine |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2305311A (en) * | 1937-07-07 | 1942-12-15 | Jendrassik George | Gas turbine plant equipped with regulating apparatus |
GB966691A (en) * | 1960-06-18 | 1964-08-12 | Dunlop Rubber Co | Flexible device |
FR2044001A5 (de) * | 1969-05-14 | 1971-02-19 | Alsthom | |
DE2005723C3 (de) * | 1970-02-07 | 1973-01-04 | Steag Ag, 4300 Essen | Regelungseinrichtung einer Gasturbinenanlage |
GB1382809A (en) * | 1971-12-04 | 1975-02-05 | Rolls Royce | Air intakes for gas turbine engines |
US3879616A (en) * | 1973-09-17 | 1975-04-22 | Gen Electric | Combined steam turbine and gas turbine power plant control system |
US3973391A (en) * | 1974-08-08 | 1976-08-10 | Westinghouse Electric Corporation | Control apparatus for modulating the inlet guide vanes of a gas turbine employed in a combined cycle electric power generating plant as a function of load or inlet blade path temperature |
US4047005A (en) * | 1974-08-13 | 1977-09-06 | Westinghouse Electric Corporation | Combined cycle electric power plant with a steam turbine having a throttle pressure limiting control |
DE2731389A1 (de) * | 1976-07-19 | 1978-01-26 | Hydragon Corp | Gasturbinen-kraftmaschine |
-
1977
- 1977-05-11 US US05/795,694 patent/US4133567A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-03-17 JP JP3000078A patent/JPS53139041A/ja active Pending
- 1978-03-22 GB GB11329/78A patent/GB1585596A/en not_active Expired
- 1978-03-31 NZ NZ186840A patent/NZ186840A/xx unknown
- 1978-04-03 NL NL7803509A patent/NL7803509A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-04-06 BR BR7802142A patent/BR7802142A/pt unknown
- 1978-04-20 CA CA301,571A patent/CA1091044A/en not_active Expired
- 1978-04-24 AU AU35390/78A patent/AU516359B2/en not_active Expired
- 1978-05-02 DE DE19782819158 patent/DE2819158A1/de not_active Ceased
- 1978-05-05 BE BE187432A patent/BE866748A/xx unknown
- 1978-05-10 IT IT23228/78A patent/IT1094997B/it active
- 1978-05-10 FR FR7813831A patent/FR2390584A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0515746A1 (de) * | 1991-05-22 | 1992-12-02 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Gasturbine und Betriebsverfahren dergleichen |
US5224337A (en) * | 1991-05-22 | 1993-07-06 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Operating method for gas turbine with variable inlet vanes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7803509A (nl) | 1978-11-14 |
IT1094997B (it) | 1985-08-10 |
GB1585596A (en) | 1981-03-04 |
FR2390584A1 (fr) | 1978-12-08 |
JPS53139041A (en) | 1978-12-05 |
US4133567A (en) | 1979-01-09 |
NZ186840A (en) | 1980-12-19 |
BE866748A (fr) | 1978-11-06 |
IT7823228A0 (it) | 1978-05-10 |
AU516359B2 (en) | 1981-05-28 |
AU3539078A (en) | 1979-11-01 |
CA1091044A (en) | 1980-12-09 |
BR7802142A (pt) | 1979-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1084327B1 (de) | Gasturbine sowie verfahren zur kühlung einer turbinenstufe | |
CH697810A2 (de) | Gasturbinensystem für den Betrieb bei niedrigen Lasten bei Einhaltung der Emissionsgrenzwerte. | |
DE2657733C2 (de) | Verfahren zum Teillastbetrieb einer Gasturbinenanlage | |
DE102011053397A1 (de) | System und Verfahren zur Erzeugung von Elektrizität | |
DE3514718A1 (de) | Gasturbinentriebwerk und betriebsverfahren | |
DE102014104452A1 (de) | System und Verfahren zur Erhöhung der Gasturbinenausgangsleistung | |
CH700229B1 (de) | Verfahren zur Regelung einer Last eines Gasturbinenmotors. | |
DE3605653A1 (de) | Gasturbinentriebwerk und verfahren zum modifizieren und betreiben desselben | |
EP0563520B1 (de) | Gasturbinenanlage | |
CH658493A5 (de) | Dampfturbinenkraftwerk sowie ein verfahren zu dessen betrieb. | |
EP1219801B1 (de) | Gasturbinenanlage | |
DE1476806A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bereitschafts-Leerlaufbetrieb eines Gasturbogenerators,der an ein elektrisches Kraftversorgungsnetz angeschlossen ist | |
DE102015113419A1 (de) | Wärmeenergieeinsparung in einem Kombikraftwerk | |
DE3206688A1 (de) | Energieerzeugungsanlage mit einer wirbelbettbrennkammer | |
DE69812811T2 (de) | Verfahren und Anordnung für Kombikraftwerk | |
EP0462458B1 (de) | Verfahren zur Erhöhung des verdichterbedingten Druckgefälles der Gasturbine einer Krafterzeugungsmaschine | |
DE2819158A1 (de) | Verbundstromerzeugungssystem | |
WO1997029274A1 (de) | Verfahren zur entspannung eines rauchgasstroms in einer turbine sowie entsprechende turbine | |
DE2614956C2 (de) | Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine | |
DE970711C (de) | Gasturbinenanlage zur Erzeugung heisser Druckluft | |
EP0740057A2 (de) | Verfahren zum Starten einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe | |
DE2733986A1 (de) | Triebwerk mit differentialgetriebe | |
DE2325592C2 (de) | Anordnung zum Anfahren von Flugzeuggasturbinentriebwerken und zum Betreiben von Flugzeughilfsgeräten | |
DE2354490C3 (de) | Gasturbinenanlage | |
DE10231827B4 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine sowie Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OGA | New person/name/address of the applicant | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |